Регистрация / Вход
Прислать материал

Цветные и благородные металлы в гидротермальных системах: от полевых наблюдений через эксперимент к термодинамическому моделированию колчеданных и золоторудных месторождений

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0327
Организация
ИГЕМ РАН
Руководитель работ
Рябчиков Игорь Дмитриевич
Продолжительность работ
2009 - 2011, 28 мес.
Бюджетные средства
9 млн
Внебюджетные средства
2,25 млн

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Акинфиев Николай Николаевич

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 31.10.2009
Проведено картирование и минералого-геохимические исследования руд и минерализованных околорудных пород ряда колчеданных месторождений Северного Урала (Валенторское, Тарньерское, Галкинское). Для сопоставления с ними привлечены в основном уже имеющиеся у авторов материалы по колчеданным месторождениям Южного Урала (Учалинское и Узельгинское). В результате систематизированы имеющиеся и собраны новые каменные коллекции, а также проведено геохимическое опробование руд и околорудных пород колчеданных месторождений уральского (Cu-Zn) и баймакского (колчеданно-полиметаллический с Au) типов. Рудные залежи этих месторождений представляют практический интерес благодаря повышенному содержанию в рудах как цветных (Cu, Zn, Pb), так и благородных металлов (Au, Ag). Геологическая структура, руды и вмещающие породы колчеданных месторождений изучались в карьерах (Валенторское, Тарньерское), подземных горных выработках (Учалинское, Узельгинское) и по керну скважин (Учалинское, Узельгинское, Галкинское). Кроме того, для обеспечения запланированных работ 2010 г. на золоторудных месторождениях Северного Урала (месторождения Воронцовское и Тамуньер) были начаты картировочные работы и собран каменный материал. Проведен предварительный анализ имеющихся данных по РТ-условиям формирования колчеданных месторождений Урала и по составу образовавших их гидротермальных флюидов. Полученные данные позволяют сделать предположение, что для большинства месторождений колчеданонакопление происходило в непосредственной близости от морского дна. Флюиды, отложившие основную массу руд, имели температуру 180 – 380 оС и давление 0.3 – 1 кбар и носили преимущественно хлоридный состав с концентрации солей 2 – 8 мас.% экв. NaCl. Для многих месторождений Урала (в том числе на Северном Урале для Тарньерского) выявлены признаки существенного метаморфизма руд.
Начато проектирование установки для измерения рН при высоких температурах и давлениях. Сформулированы требования, предъявляемые к конструкции высокотемпературной установки.
Развернуть
2
01.11.2009 - 15.12.2009
В работе дан краткий очерк геологического строения складчатой области и положение в ней колчеданных месторождений. Проведено картирование и минералого-геохимические исследования руд и околорудных пород ряда колчеданных месторождений Северного Урала (Валенторское, Тарньерское, Галкинское). Для сопоставления с ними привлечены в основном уже имеющиеся у авторов материалы по колчеданным месторождениям Южного Урала (Учалинское и Узельгинское). В результате систематизированы имеющиеся и собраны новые каменные коллекции, а также проведено геохимическое опробование руд и околорудных пород колчеданных месторождений уральского (Cu-Zn) и баймакского (колчеданно-полиметаллический с Au) типов. Проведены геохимические исследования руд и вмещающих пород. Результаты исследования флюидных включений и минеральных парагенезисов золотосодержащих колчеданных руд позволили оценить физико-химические условия формирования колчеданных месторождений Урала.
Продолжено проектирование установки для измерения рН при высоких температурах и давлениях. Сформулированы требования, предъявляемые к конструкции высокотемпературной установки. Проведено тестирование проточной установки в диапазоне температур до 150 °C.
Проведено обобщение экспериментальных данных и создана база термодинамических данных для описания водных компонентов системы Cu-Ag-Au-S-O-H в диапазоне температур 0 – 600 °С и давлений 1 – 3000 бар.
Развернуть
3
01.01.2010 - 15.06.2010
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Работы включали в себя работы по обработке каменного материала и лабораторные анализы рудных и жильных минералов, исследование газово-жидких включений в жильных минералах, исследование распределения цветных и благородных металлов в пределах фрагментов отдельных рудных залежей Узельгинского месторождения, оценку РТ условиий рудоотложения. Полученные данные дополняют представления о трехэтапной модели формирования Воронцовского месторождения, типичного для месторождений карлинского типа на активной окраине континента.
Кроме того, проводились лабораторные исследования по тестированию установки и отработке методики измерения фугитивности водорода при сверхкритических параметрах водного флюида.
Проводились экспериментальные исследования устойчивости гидросульфидных комплексов цинка при 25 – 250 оС и уточнение термодинамических свойств сфалерита (ZnS). Показано, что в кислых хлоридных растворах, которые, как правило, переносят цинк к месту рудообразования, доминируют хлоридные комплексы.
Кроме запланированного картирования карьера Воронцовского месторождения проведено также картирование карьеров Октябрьского золоторудного месторождения, восточной зоны месторождения Муртыкты, Джусинского месторождения, а также опробование кернов золоторудного месторождения Тамуньер и золотополиметалличесекого месторождения Галкинское.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Проведен патентный поиск, в связи с разработкой установок для высокотемпературных измерений pH и летучести водорода. В результате найдены технические решения того же назначения, что и обозначенные в задании, сходные с ними по технической сущности и результату, достигаемому при использовании. В проверяемом объекте использованы все признаки выявленных изобретений аналогов.
Разрабатываемая научно-техническая продукция включает в себя принципиально новые фундаментальные фактические данные по минералогии и геохимии пород и руд колчеданных месторождений Северного и Южного Урала, необходимые для разработки надежных моделей происхождения этих месторождений и критериев их поиска и оценки, а также для оценки роли глубинного вещества в формировании колчеданных и золоторудных месторождений Уральской складчатой области.
В результате проведенных экспериментальных исследований впервые получены данные по устойчивости гидросульфидных комплексов цинка при температурах 25 – 250 оС и уточнены термодинамические свойства сфалерита (ZnS).
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Проводимые исследования включали в себя работы по обработке каменного материала и лабораторные анализы рудных и жильных минералов, исследование газово-жидких включений в жильных минералах, исследование распределения цветных и благородных металлов в пределах фрагментов отдельных рудных залежей Узельгинского месторождения, оценку РТ условиий рудоотложения.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
В результате выполнения работ 3-го этапа контракта подготовлено 2 статьи и опубликовано 8 статей в высокорейтинговых российских журналах; и зарубежных журналах, сделано 4 доклада на всеросcийских конференциях и семинарах и 5 докладов на международных конференциях и семинарах.
3. Области и масштабы использования полученных результатов .
3.1. Области применения полученных результатов.
Полученная в результате НИР научная продукция может быть применена для поисков принципиально новых закономерностей размещения колчеданных и золоторудных месторождений, в том числе нетрадиционных для Урала типов, связанных не только с базальт-риолитовыми комплексами (колчеданные) и гранитоидами (золоторудные), но и с субвулканическими телами кислого состава, ультрабазитовыми массивами, а также терригенными и терригенно-карбонатными комплексами.
Полученную научную продукцию целесообразно передать производственным геологическим предприятиям, МПР, институтам Отделения наук о Земле РАН, научно-образовательным центрам.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Полученные новые данные дают возможность существенно уточнить геологическое строение месторождений и геолого-генетические модели их формирования. Эти результаты также важны для поисков традиционных и принципиально новых типов месторождений цветных и благородных металлов в слабо опоискованной части Урала – на Приполярном и Полярном Урале.
Исполнители проекта непосредственно занимаются педагогической деятельностью в рамках Научно-образовательного центра (НОЦ) «Рудная геология, петрография, минералогия и геохимия» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Российского Государственного геологоразведочного университета им. С. Орджоникидзе и Учреждения Российской Академии наук Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, в Российском университете дружбы народов и на Геологическом факультете МГУ им. М.В.Ломоносова и внедряют полученные при выполнении НИР результаты в образовательный процесс.
К выполнению работ по проекту были привлечены молодые сотрудники, аспиранты и студенты. Это позволяет привлекать студентов к научно-исследовательской работе еще на стадии их обучения и способствует их закреплению в сфере науки и образования. Полученные результаты были использованы также при написании курсовых работ студентами РГГРУ им. С. Орджоникидзе при прохождении ими курса Физико-химического моделирования в рамках НОЦ. Защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
В процессе выполнения НИР на третьем этапе выполнения контракта были достигнуты все заданные значения программных индикаторов и показателей.
4. Выводы
1. Разрабатываемая научно-техническая продукция включает в себя принципиально новые фундаментальные фактические данные по минералогии и геохимии пород и руд колчеданных месторождений Северного и Южного Урала, необходимые для разработки моделей происхождения этих месторождений и критериев их поиска и оценки, а также для оценки роли глубинного вещества в формировании колчеданных и золоторудных месторождений Уральской складчатой области. Полученные данные дают возможность существенно уточнить геологическое строение месторождений и геолого-генетические модели их формирования.
2. Полученные результаты важны для поисков традиционных и принципиально новых типов месторождений цветных и благородных металлов на Урале и, прежде всего, в транспортном коридоре федеральной трассы «Урал Промышленный – Урал Полярный».
3. В настоящее время результаты НИР внедряются в образовательный процесс в качестве дополнения к курсу лекций и практических занятий в рамках Научно-образовательного центра «Рудная геология, петрография, минералогия и геохимия» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования РГГУ им. С. Орджоникидзе и ИГЕМ РАН.
Развернуть
4
16.06.2010 - 10.12.2010
1) Полевые исследования на
колчеданных месторождениях
Тарньерское, Валенторское, Шемурское
и первичная обработка полевых
материалов
2) Тестирование установки и отработка
методики измерения рН при высоких
(200-400 °С) температурах
3) Экспериментальные исследования (методом растворимости) устойчивости
хлоридных комплексов цинка в
гидротермальных условиях
4) Разработка и тестирование программы
расчета равновесий в мультисистемах
5) Разработка программы внедрения
результатов НИР в образовательный
процесс
6) Исследование распределения цветных
и благородных металлов, редких земель
в различных типах руд Узельгинского и
Воронцовского месторождений.
7) Рентгеновские и электронно-
микроскопические исследования пород,
руд и минералов.
Развернуть
5
01.01.2011 - 30.04.2011
1) Экспериментальное исследование
комплексообразования палладия в
хлоридных гидротермальных растворах
2) Изучение газово-жидких включений в
жильных минералах.
3) Прямые измерения рН и фугитивности
водорода в гидротермальных флюидах
при сверхкритических параметрах.
4) Отработка методики измерения^
летучести Н2S в гидротермальных флюидах
5) Создание согласованной
термодинамической базы данных
системы Аg-Аu-Сu-С1-S-О-Н
6) Исследование распределения
благородных металлов и редких земель в
пределах фрагментов отдельных рудных
залежей Узельгинского и Галкинского
месторождений, выбранных в качестве
опорных участков, а также оценка РТ
условий рудоотложения.
7) Ретгеноспектральный микроанализ
рудных и нерудных минералов.
Развернуть
6
01.05.2011 - 15.11.2011
1) Масс-спектрометрические
определения изотопных составов S, 0, С, РЬ в минералах руд колчеданных
месторождений Тарньерское,
Валенторское, Шемурское.
2) Рентгеновские и электронно-
микроскопические исследования пород,
руд и минералов
3) Прямые лабораторные измерения рН,
фугитивности водорода и Н2S 4) Расширение согласованной базы
термодинамических данных до системы Ag-Au-Cu-Pd-Zn-Pb-Cl-S-O-H
5) Построение термодинамических моделей рудообразования на
золоторудных и колчеданных
месторождениях Сев. Урала
6) Минералого-геохимические
исследования руд и околорудных пород
Галкинского золотоколчеданного и
Тамуньерского золоторудного
месторождений.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Проведение проблемно-поисковых исследований в области закономерностей размещения (металлогении) и происхождения месторождений благородных, цветных и редких металлов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 18 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
19
Тема
Разработка инновационных методов и технологий изотопных исследований для поисков и оценки месторождений благородных и цветных металлов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
15,1 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка и исследование экологически безопасных физико-химических геотехнологий комплексного освоения медно-колчеданных месторождений и сопутствующих техногенных образований.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Технологии переработки и обогащения руд и техногенного сырья цветных и благородных металлов
Продолжительность работ
2014 - 2016, 26 мес.
Бюджетные средства
96 млн
Количество заявок
15
Тема
Разработка методов направленного синтеза ионообменных мембран моно- и биополярного типа с улучшенной структурой, обеспечивающей повышение их электрохимических свойств, для извлечения благородных, цветных и радиактивных металлов на установке: "Комплексная установка синтеза ионообменных смол, экстрагентов и мембран для извлечения благородных, цветных и радиоактивных металлов (рег. № 4-44)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
1,9 млн
Количество заявок
1